[發明專利]一種靜電紡絲設備及其用于制備靜電紡絲的方法

有效

• 申請號: 201310675931.7
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103726110A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 邱業君;李明錄
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 韓英杰

技術領域

本發明屬于材料制備設備領域，特別涉及一種靜電紡絲設備，以及其用于制備靜電紡絲采用無噴頭紡絲技術、多角度溶液供給和弧形接收的方法。

背景技術

靜電紡絲法具有工藝簡單、制備快捷、成本低廉、環境友好等顯著優點，被認為是當前最有前途的工業化生產納米材料的技術之一。靜電紡絲的基本原理是：將高分子溶液或熔體置于高壓靜電場中，使其帶上高壓靜電，帶電溶液在電場力和表面張力的作用下在液滴頂點形成Taybr錐，當電場力大于溶液的表面張力時便形成噴射細流，細流經溶劑蒸發或熔體冷卻而固化，從而得到纖維。

傳統靜電紡絲的基本裝置主要包括高壓電源、溶液儲存供應裝置、噴射裝置、收集裝置等四部分。(1)、高壓電源：提供紡絲所需高壓靜電場，讓所紡溶液帶上足夠多的靜電荷，使液滴泰勒錐尖端處產生射流。(2)、溶液儲存供應裝置：儲液裝置一般采用注射器，引出一個金屬電極與高壓電源相連。采用注射器做溶液儲存裝置時，可將電源端夾在注射器的單噴頭位置。(3)、噴射裝置：一般為內徑0.5-2mm的毛細管或注射器單噴頭。(4)、收集裝置：一般可以用金屬板、石墨紙、傳送帶、滾筒或網格等。

隨著靜電紡絲技術的不斷發展，以及對電紡纖維需求的不斷提高。新型的紡絲方法及裝置不斷涌出。靜電紡絲技術從最初的單噴頭靜電紡絲裝置向多噴頭靜電紡絲裝置，最后向無噴頭多射流靜電紡技術的發展和轉變。單噴頭裝置由于裝置復雜，噴頭數量受限，噴頭容易堵，因而不利于產業規模化生產。多噴頭靜電雖能有效提高紡絲效率，但噴頭之間存在電場影響，裝置清潔困難，噴頭間所必須的空隙致使裝置的占地面積大，依然與產業化生產需求相矛盾。因此，為了將靜電紡絲技術應用于工業化生產，靜電紡絲設備的研發設計逐漸向高產量的無噴頭技術裝置轉移。目前無噴頭技術領域出現了很多不同的靜電紡絲設備，包括有圓柱式、離心式、多孔式、柵欄式等幾十種紡絲方法。但在所有的無噴頭紡絲設備中，包括捷克愛爾瑪科公司的納米蜘蛛，以及現有技術CN103215660A提供的靜電紡絲納米纖維設備，采用的都是普通的液槽底部供液，傳送帶式接送，噴射頭只是向單一的一個方向噴射，滾軸沒有充分被利用。

所以，為了進一步提高生產效率，保證生產靜電紡絲的質量，需進一步的研究開發。

發明內容

鑒于現有技術存在的技術問題，通過大量的實驗研究發現，通過以下技術方案實現本發明解決的技術問題：

一種靜電紡絲設備，包括：金屬噴射裝置1，溶液供給系統2，弧形接收系統3，金屬噴射裝置1一端與電源正極連接，另一端與變速電動機13相連接，其特征在于，包含可在金屬噴射裝置1任意位置供液的溶液供給系統2。

所述金屬噴射裝置1為金屬滾軸或金屬滾筒，與溶液供給系統2為局部曲面接觸，金屬噴射裝置1噴射角度可做到345°內的任意角度。

所述溶液供給系統2的供液端口為弧形，可在噴射裝置1的各個曲面位置與滾軸接觸供液。

所述溶液供給系統2的儲液槽部分可以根據實際需要設置容積大小，儲液槽內滑動插板2C上下滑動控制供液端口的壓力和供液量的大小。

所述溶液供給系統2與金屬噴射裝置1接觸，溶液供給系統的上邊緣2A為與金屬噴射裝置1為同曲率的曲面，與金屬噴射裝置1之間的間隙可調，下邊緣2B為與金屬噴射裝置1為同曲率的曲面，并與金屬滾軸緊密接觸。

溶液供給系統的上邊緣2A與金屬噴射裝置1之間的間隙優選為5mm以內。

大角度弧形連續接收系統3為弧形動態接收，采用類似傳送帶形式運轉，接收角度為345°內任意角度，圓弧半徑根據接收距離金屬滾軸直徑進行調節，弧形基底外側裝有同曲率弧形金屬軟板線殼5接電源負極。

更為具體的，本發明的優選實施方案中，一種靜電紡絲設備，包括：金屬噴射裝置1，一端為接線端4與電源正極連接，另一端通過聯軸器11和絕緣桿12與變速電動機13相連接；

溶液供給系統2，供液的端口為和滾軸曲率相同的曲面并金屬滾軸接觸；

弧形接收系統3支撐裝置保證纖維接收布6沿著接收系統3傳動，弧形接收角度為345°內任意角度；線殼5與電源負極連接；主動軸7，通過聯軸器與變速電動機相連，控制整個弧形纖維接收布的傳動速度；從動軸8，用于纖維接收布的卷回和提供；

整個設備的支架9，用于支撐金屬噴射滾軸1，溶液供給系統2，弧形接收系統3。

本發明的一個優選實施方案中，供給系統2的儲液槽內含有滑動插板2C，滑動插板2C上下滑動控制供液端口的壓力和供液量的大小。